高原山地强对流天气培训个例库建设及应用研究

王腾蛟 孙俊 冉津江

[摘 要] 为提高短时临近预报技术培训的教学质量，建立高原山地强对流天气培训个例库，梳理出特殊地形条件下强对流天气临近预报思路和方法，根据学员的认知规律和业务技术培训特点，制作成规范的教学课件，利用个例教学和短时临近预报结合的情景模拟教学方式，增强卫星、雷达等资料在短时临近预报中的应用能力，完善高原山地气象业务特色培训项目建设，提高强对流个例实习课程的多样性和针对性，满足日益增强的培训需求。

[关键词] 强对流天气;培训个例库;情景模拟教学

[基金项目] 2017年度中国气象局气象干部培训学院青年科研项目（内2017-014）

[作者简介] 王腾蛟（1988—），女，甘肃天水人，硕士，中国气象局气象干部培训学院四川分院工程师，主要從事气象教育培训研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）15-0026-04  [收稿日期] 2020-11-18

一、引言

强对流天气一直是天气预报中的重点和难点。随着新一代天气雷达投入业务使用，经过不断加强技术培训和分析总结，强对流天气的监测预警能力有所提高[1]。我国幅员辽阔，地形环境复杂，水汽条件和冷空气影响方式不同，造成不同地域特征下强对流灾害存在明显差异。青藏高原、云贵高原及周边山地因其特殊的地理地形特征，是我国强对流天气的多发地区。然而，目前针对高原山地不同地形特征下各类强对流天气发生发展的机理及其监测预报性的认识还处于探索阶段[2]。因此，有必要通过大量高原山地强对流天气个例分析和技术总结，不断提高对该区域强对流天气发生发展规律的认识，更好地掌握该区域强对流天气潜势分析和预报预警的关注重点。

天气预报员培训的理论讲授课和预报实习课中广泛使用了天气个例分析的教学方法，能够帮助学员建立和完善预报思路，具有良好的教学效果[3，4]。中国气象局气象干部培训学院四川分院（以下简称四川分院）在培训教学过程中发现，省级、地市级、县级预报业务人员对高原山地强对流天气的发生发展机理认识较为浅薄，而已有的强对流天气培训个例库多由平原个例组成，地形复杂的高原山地强对流天气个例则相对较少。因此，四川分院充分发挥区域优势，建立高原山地强对流天气个例库，梳理出特殊地形条件下强对流天气预报预警的关键技术问题，完善高原山地气象业务特色培训项目建设，提高强对流个例实习课程的多样性和针对性，满足日益增强的培训需求。

二、个例库建设

（一）高原山地地区典型强对流天气个例分析

通过查阅高原山地地区重要天气过程记录、灾害报告及文献资料等，收集整理高原山地强对流天气个例，根据天气形势配置特征的不同，兼顾强对流天气类型和地形特征确定了三个高原山地地区具有代表性的典型天气个例（如表1）并进行了详细分析。单个个例按照基本统一的流程完成个例分析，包括：实况与灾情→气候背景及地貌特征→环流形势分析→环境条件分析→卫星云图分析→雷达资料分析→总结→参考文献等。

收集三个强对流天气个例相应的常规地面和高空观测资料、地面加密自动站资料、原始分辨率气象卫星数据，以及多普勒天气雷达基数据或产品数据等数据资料。采用基于构成要素的强天气分析方法，总结出强对流天气发生发展的天气系统典型配置;利用卫星气象学和多普勒天气雷达业务应用知识，给出不同强对流天气的临近预报思路和方法，帮助西南地区的预报员更好地掌握该区域强对流天气潜势分析和预报预警的关注重点。

（二）教学课件制作及展示

根据学员的认知规律和业务技术培训的特点，结合培训教学要求，将个例分析过程制作成规范的教学课件，建立起适合预报类培训使用的天气个例教学案例库。具体课件内容包括：过程摘要、实况记录、地貌特征、环流形势分析、环境条件分析、卫星云图和多普勒天气雷达产品分析及预报着眼点总结等。其中，过程摘要包括天气过程、发生地区、起始时间及主要影响系统等简要介绍。

教学课件分为两种形式：Word文档提供天气个例的详细分析过程;PPT文档以图片及动画展示为主（如图1），更适用于教师的课堂教学及学员分类资料的查看。教学课件制作完成后载入四川分院开发的“天气预报业务技术培训个例库平台”，便于天气个例的查阅调用及开展强对流天气个例分析教学。

（三）强对流天气临近预报模拟教学模块

在天气个例分析的基础上，借鉴中国气象局气象干部培训学院“雷暴临近预报模拟教学模块”的设计理念，利用php编程语言与气象资料相结合的方法，将三个强对流天气个例分析制作成“强对流天气临近预报模拟教学模块”，作为强对流临近预报实习个例使用，实现个例教学和短时临近预报相结合的情景模拟教学，旨在帮助学员掌握强对流天气分析与预报方法，提高卫星、雷达和数值预报等资料在短临预报中的应用能力，建立一定的短临预报思路。

该教学模块以三个强对流天气个例分析为依据，确定强对流天气发生的时间，按照强对流天气短时临近预报的一般规律，往前倒退6小时、4小时、2小时和1小时四个时间节点，将每个时间节点能获取的气象资料以图片格式分类存放，应用php编程语言将图片以网页的形式综合地呈现出来，供学员自助调用查看。同时，在每个时间节点根据资料设置若干问题，要求学员回答完问题才能进入下一个时间节点继续浏览资料，实现资料调阅的分步控制（如图2）。

实习课程中，该教学模块由教学平台、学员和授课教师三方组成。

1.平台是载体，负责提供实习所需的全部气象资料和记录预报流程。平台按照教师设置的预报关键时间节点分步骤、分类别地呈现在平台上，根据每个时间节点的资料特点设置了问题，需要提交答案后，才能进入下一个时间节点查看新的资料，直至完成整个个例实习。图2所示为2016年6月4日四川广元雷暴大风天气个例实习第一时间节点对应的页面，通过点击资料名称能够任意浏览教师给出的当前时刻的数据资料（图片形式）。

2.學员是主体，将学员置身于强对流天气预报的实际环境中，以问题为导向，分析时间节点提供的各类数据、资料，得出相应的预报初步结论，进入下一个时间节点直至最后得出整个过程的预报结论。在第一环节中，均开展小组讨论活动，综合分析得出小组预报结论和预报理由，并选派代表将结论和理由填写在教室的白板上，方便各小组之间对比讨论和交流学习。

3.教师是主导，负责制定实习流程，把控时间节奏，引导学员在每个阶段关注哪些资料、掌握哪些关键知识点等，指导各小组开展实习讨论。在汇报阶段，指出各组预报结论和理由的闪光点和差异性，并进行实习总结。

三、业务检验及成果应用

高原山地强对流天气培训个例库建成后，已在多个培训班中投入使用。“2015年8月19日西藏林芝短时强降水天气过程分析”作为理论课教学个例在2017年西藏自治区及四川藏区天气预报员培训班“天气预报技术总结”课程和2019年西藏自治区基层气象服务和防灾减灾能力培训班“高原天气学基础知识”课程中进行讲授，丰富了高原山地气象业务特色培训项目的教学个例库，学员普遍反映教学内容针对性强，能够满足西藏地区天气预报员的培训需求，有效地帮助学员掌握高原山地强对流天气的潜势分析和预报重点。

“2016年6月4日四川广元雷暴大风个例分析”作为实习个例，利用强对流天气临近预报模拟教学模块，在第59期和63期全国预报员上岗培训班“强对流天气临近预报”实习课程中使用。学员普遍认为通过实习课程掌握了一定的强对流天气潜势分析方法，理解不同地形条件下强对流天气发生发展的机理;在卫星图像和多普勒雷达图像识别方面，有了更为直观的认知;将强对流天气个例按短时临近预报要求分阶段设置任务的实习方法，思路清晰目标准确，有利于新任预报员建立一定的短临预报思路。

四、存在的不足

在该个例库建设过程中，强对流天气个例分析主要采用的是实况资料，对于数值模式产品的应用则较少涉及，这是高原山地强对流天气个例库在今后建设中需要改进的地方。另外，个例库建设初期阶段只选取了三个强对流个例，对于培训教学是远远不够的，后期会增加更多的强对流个例满足培训教学需求。

五、结语

为了提高短时临近预报技术培训的教学质量，建设高原山地强对流天气培训个例库，梳理出特殊地形条件下强对流天气预报预警的关键技术问题，根据学员的认知规律和业务技术培训的特点制作规范的教学课件，利用多媒体网络技术实现个例教学和短时临近预报相结合的情景模拟教学方式，增强卫星、雷达等资料在短临预报中的应用能力。该个例库可以应用到高原山地气象业务、全国预报员岗位素质和能力等预报类培训班的教学工作中，能够帮助学员理解不同地形条件下强对流天气发生发展的机理，掌握各种观测资料综合分析能力，建立强对流天气临近预报的思路，提升强对流天气预报业务培训的教学效果。[5]

通过个例库建设促使四川分院的青年教师学习了高原山地地区强对流天气个例分析的完整流程，掌握了天气形势分析、环境条件分析、卫星云图和雷达回波图分析等基本方法，建立了一定的短临预报思路并总结了相关的预报关注点，大力培养了青年教师的预报能力和科研能力。将项目成果应用到实际教学中，一方面在培养教师自信的过程中提升了教学能力;另一方面在教学中可以发现问题并改进问题，达到教学相长的良好效果。

参考文献

[1]俞小鼎，周小刚，王秀明.雷暴与强对流临近天气预报技术进展[J].气象学报，2012，70（3）：311-337.

[2]孙继松.强对流天气预报的基本原理与技术方法[M].北京：气象出版社，2014.

[3]章国材.强对流天气分析与预报[M].北京：气象出版社，2011.

[4]高文娟，孟蕾，罗曼.案例教学法在“天气分析”教学中的应用与实践[J].科技与创新，2019（9）：99-100+103.

[5]罗彩云，刘怡霞.案例教学在县级综合气象业务培训中的运用[J].气象研究与应用，2016，37（2）：117-118.

Study on the Construction and Application of the Training Case Base of Severe Convective Weather in Plateau Mountain Areas

WANG Teng-jiao， SUN Jun， RAN Jin-jiang

（Sichuan Branch of Meteorologist Training Institute， CMA， Chengdu， Sichuan 610072， China）

Abstract： In order to improve the teaching quality of short-term nowcast technology training， we establish the training case base of severe convective weather in plateau mountain areas， sort out the ideas and methods of severe convective weather forecast under special terrain conditions. According to the students cognitive law and the characteristics of professional and technical training， the standardized teaching courseware is made. By using the situational simulation teaching method of case teaching and short-term nowcast， the application ability of satellite and radar data in short-term nowcast is enhanced， and the construction of special training project of meteorological operation in plateau mountain areas is improved. In this way， the diversity and pertinence of practice course on severe convective weather can be enhanced. It can also better meet the growing demand for training.

Key words： severe convective weather; training case base; situational simulation teaching